1998 Fiscal Year Annual Research Report
電磁誘導型プローブを用いた誘電スペクトロスコピーによるバイオプロセスの計測と制御
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09555252
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
浅見 耕司 京都大学, 化学研究所, 助教授 (90127936)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若松 秀樹 日本ヒューレット, パッカード株・技術部, 主任研究員
米澤 岳志 サントリー株式会社, 技術開発センター, 主任研究員
中嶋 幹男 大阪大学, 工学部, 助手 (00273590)
塩谷 捨明 大阪大学, 工学部, 教授 (50026259)
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| Keywords | 誘電スペクトロスコピー / バイオプロセス / 細胞増殖 / 醸造発酵 |
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| Research Abstract |
醸造や糸状菌を用いた有用物質生産などのバイオプロセスの最適化には細胞状態の把握が重要である。このために、電磁誘導型プローブを用いた誘電スペクトロスコピーによる細胞量や細胞状態のリアルタイム計測法の開発と実用化を行ってきた。今年度は酵母の温度感受性細胞分裂変異株を用いた同調培養や糸状菌Monascusの培養プロセスにおける誘電モニター法の確立、ウィスキー発酵の解析、実験室用の小型プローブの性能評価を行った。
1. 浅見:出芽酵母と分裂酵母の温度感受性細胞分裂変異株を用いた同調培養のプロセスの計測を行った。誘電計測と光学顕微鏡を用いた細胞の形態計測を同時に行い、誘電率の周期的変化と細胞分裂サイクルとの対応付けを行った。この結果、誘電モニター法は細胞分裂の研究技術として優れていることが明らかになった。また、非球形細胞モデルを用いて、同調培養にみられる誘電率の周期的変化について計算機シミュレーションを行った。
2. 中嶋,塩谷:糸状菌Monascus培養プロセスにおける菌体濃度のオンライン計測システムの構築を行った。測定に最適な周波数と攪拌速度、糸状菌が作るペレットによるノイズの検討を行った。
3. 米澤:ウイスキーのパイロットプラントを用た発酵(二種類の酵母からなる混合培養系)では二種類の酵母の増殖と死滅過程を誘電計測で区別できることが明らかになったので、これを利用して様々な培養条件で二種類の酵母の状態変化を調べた。
4. 若松、浅見:実験室レベルでの計測用に試作した小型プローブの性能評価を導電率の異なる電解質を用いて行った。すでに実用化したサイズの大きいプローブに比べ測定精度が少し劣るものの十分実用に耐えることが分かった。
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[Publications] H.Wakamatsu: "A dielectric spectrometer for liquid using the electromagnetic induction method." Hewlett-Packard Journal. 48. 37-44 (1997)
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[Publications] K.Asami: "Dielectric behavior of budding yeast in cell separation." Biochim.Biophys.Acta. 1381. 234-240 (1998)
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[Publications] E.Gheorghiu: "Monitoring cell cycle by impedance spectroscopy: experimental and theoretical aspects." Bioelectrochemistry and Bioenergetics. 45. 139-143 (1998)
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[Publications] K.Asami: "Electrial and morphological changes of human erythrocytes under high hydrostatic pressure followed by dielectric spectroscopy." Annals of Biomedical Engineering (accepted for publication). (in press). (1999)
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[Publications] K.Asami: "Real-time monitoring of yeast cell division by dielectric spectroscopy." Biophysical Journal (accepted for publication). (in press). (1999)
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[Publications] S.Krairak: "On-line monitoring of fungal cell concentration by dielectric spectroscopy" Journal of Biotechnology,accepted for publication. (in press). (1999)
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[Publications] K.Asami: "Handbook on Ultrasonic and Dielectric Characterization Techniques for Suspended Particulates (edited by V.A.Hackley and J.Texter)" The American Ceramic Society, 350 (1998)
